尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)是汽車零部件在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后期階段的重要研究方法之一,也是汽車輕量化設(shè)計(jì)中的常用手段之一。以某新能源車企的電池包為例,通過Ls-Dyna完成機(jī)械沖擊工況的CAE仿真計(jì)算,采用電池包殼體的關(guān)鍵受力部件厚度為設(shè)計(jì)變量,以電池包質(zhì)量最小化作為目標(biāo),通過自適應(yīng)響應(yīng)面法的代理模型,對(duì)該電池包進(jìn)行全局優(yōu)化,最終完成在滿足性能要求前提下,實(shí)現(xiàn)零部件厚度的合理分配,進(jìn)而達(dá)到電池包輕量化的目標(biāo)。 

【文章來源】：設(shè)備管理與維修. 2020,(05)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

自適應(yīng)響應(yīng)面法計(jì)算流程

根據(jù)上述由拉丁方設(shè)計(jì)樣本點(diǎn)構(gòu)造的初始響應(yīng)面，進(jìn)行尋優(yōu)迭代計(jì)算，迭代過程明細(xì)見表2，質(zhì)量和最大應(yīng)力迭代過程如圖2、圖3所示。從表2可以看出，在迭代步1、2、4、6、9～11中，雖然電池包總體質(zhì)量有所降低，但是最大應(yīng)力值均超過了約束條件；而在迭代步7、8、12中，最大應(yīng)力值有所下降，但是總體質(zhì)量增加，起不到減重的效果。綜合比較，迭代步13中，電池包模型的總體質(zhì)量有所下降，單元最大應(yīng)力值同樣有所降低，是本次優(yōu)化計(jì)算中的最優(yōu)解。這證明ARSM自適應(yīng)響應(yīng)面算法可以在實(shí)現(xiàn)電池包輕量化的同時(shí)，提高電池包在機(jī)械沖擊工況下的安全性能。由表2中的數(shù)據(jù)可分析出，電池包中最大應(yīng)力值的下降，主要是因?yàn)殡姵匕芰ξｋU(xiǎn)區(qū)域的橫梁（材料S700MC）增厚所產(chǎn)生的作用。圖3 最大應(yīng)力迭代過程

圖2 電池包質(zhì)量迭代過程根據(jù)ARSM算法計(jì)算出的最優(yōu)解13，將橫梁、地板、側(cè)圍、支架這4個(gè)關(guān)鍵零部件的厚度，依次設(shè)置為2.5 mm、1.5 mm、1.7 mm、2.0 mm，經(jīng)CAE模型計(jì)算得出各部位的受力情況（表3）。其中，橫梁和側(cè)圍厚度優(yōu)化后，受力情況得到改善，地板和支架受力有所增加，但是均在所使用材料的抗拉強(qiáng)度范圍之內(nèi)；優(yōu)化后電池包總重量94.2 kg，相比初始的96.3 kg，質(zhì)量降低約2.2%。這一結(jié)果表明，通過自適應(yīng)響應(yīng)面法得到的最優(yōu)解是滿足電池包尺寸優(yōu)化要求的，可以作為實(shí)現(xiàn)汽車零部件尺寸優(yōu)化工作的有效方法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于自適應(yīng)響應(yīng)面法的車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)[J]. 趙鵬飛,王麗娟,陳宗渝,方柘林,涂晴.  南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版). 2014(03)
[2]考慮交叉項(xiàng)的自適應(yīng)響應(yīng)面法[J]. 范文亮,張春濤,李正良,韓楓.  工程力學(xué). 2013(04)
[3]基于自適應(yīng)響應(yīng)面法的薄壁構(gòu)件耐撞性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 吳旭,王顯會(huì),路先鋒,魏然.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2013(03)
[4]基于單變量分析的自適應(yīng)響應(yīng)面法[J]. 韓楓,李正良,范文亮.  工程力學(xué). 2012(12)
[5]基于自適應(yīng)響應(yīng)面法的車身前部吸能部件優(yōu)化[J]. 蘭鳳崇,鐘陽,莊良飄,陳吉清,方舟.  汽車工程. 2010(05)



本文編號(hào)：3216671